與天然砂相比,機制砂不僅級配較差,細度模數偏大、表面粗糙、顆粒尖銳有棱角,而且還含有一定數量的粒徑小于75μm的石粉。機制砂原砂的石粉含量高達10%—20%,而國家標準GB/T14684—2001《建筑用砂》規定C30及以下混凝土用機制砂的石粉含量不宜超過7%,但根據使用地區和用途,在試驗驗證的基礎上,允許供需雙方協商確定機制砂中的石粉含量。目前,國內有人針對混凝土的不同性能探討了機制砂中的石粉極限含量,如李興貴通過對混凝土力學性能和干縮性能的試驗研究得出,機制砂中的石粉更優含量為16%左右;吳明威以中低強度機制砂混凝土為研究對象,通過對混凝土工作性能、力學性能、碳化、干縮及抗滲性能等影響的對比分析,得出機制砂中的石粉含量應不大于10%;路文典研究了高石粉含量對常態機制砂混凝土性能影響的研究,得出采用石粉含量20%的人工砂可配制出C20—C30、抗滲等級S8、抗凍等級D150以上的常態混凝土;宋少民等通過對中低強度機制砂混凝土和易性和強度的研究,得出機制砂中的石粉含量控制在9%—12%左右較合適。國外一些國家混凝土用機制砂石粉含量的限值高達10%以上,如印度為15%—20%、英國為15%、法國為12%—18%等。這說明在混凝土使用之前,有必要結合具體的原材料和混凝土的用途,在試驗驗證的基礎上,確定機制砂中的更佳石粉含量和石粉含量的限值。
固定水灰比為0.50,用水量為175 kg/m3,砂率為42%,減水劑的摻量為水泥質量的0.9%。通過石粉等質量取代機制砂調節機制砂的石粉含量,對比石灰巖機制砂的石粉含量對混凝土坍落度、抗壓強度、水壓力抗滲性能和氯離子擴散系數的影響。
隨著機制砂石粉含量的增加,混凝土的坍落度先是增加,后又減小。在石粉含量10%時,混凝土的坍落度更大;石粉含量在7%—15%之間時,混凝土的坍落度相差不大,即從石粉含量對混凝土坍落度的影響來看,機制砂的石粉含量可由7%放寬到10%,甚至15%。一開始,隨著機制砂石粉含量的增加,混凝土的坍落度的增加,是由于石粉增加了漿體的質量;當達到更大值時,石粉含量繼續增加,減小了水粉比且增大了集料的比表面積,使石粉和水泥表面層的水膜變薄,限制了漿體的自由的移動,從而使混凝土的坍落度逐漸變小。石粉含量對抗壓強度的影響隨著石粉含量的增加,混凝土的7 d和28 d的抗壓強度均是先變大,后又減小,在石粉含量為10%時,達到更大值。其中,在石粉含量為7%—15%之間時,混凝土的抗壓強度相差1—2 MPa,即相差不大,這說明從抗壓強度來看,機制砂的石粉含量可放寬到10%—15%。在起初,石粉可以起微集料的作用,填充集料之間以及集料與水泥漿之間的空隙,從而提高混凝土的密實性;同時使水粉比減小,從而提高混凝土拌和物穩定性,故混凝土的抗壓強度呈現變大的趨勢。但隨著石粉含量的繼續增加,由于石粉增大的集料的比表面積,但水泥漿的數量有限,從而降低了水泥漿的包裹能力,使混凝土的抗壓強度強度呈現下降的趨勢。石粉含量對混凝土水壓力抗滲和氯離子擴散系數影響的規律一致,即均是先增加,后又減小,且和混凝土抗壓強度的變化規律一致,即均在石粉含量10%時,混凝土的抗滲性能更好,在石粉含量7%—15%之間時,相差不大。即混凝土抗滲試驗結果也表明,石粉含量可由7%放寬到10%甚至15%。
通過機制砂的石粉含量對抗滲性能影響的試驗結果也說明,適量的石粉增大了混凝土的密實性,且降低了水粉比,減小了混凝土離析、泌水的可能性,提高了混凝土拌和物的穩定性,從而提高硬化后混凝土的整體性能。
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